常见物质的分离、提纯和鉴别1.常用的物理方法——根据物质的物理性质差异来分离方法适用范围主要仪器注意点实例固+液蒸发易溶固体与液体分开酒精灯、蒸发皿、玻璃棒①不断搅拌;②最后用余热加热;③液体不超过容积2/3NaCl(H2O)固+固结晶溶解度差别大的溶质分开NaCl(NaNO3)升华能升华固与不升华物分开酒精灯I2(NaCl)固+液过滤易溶物与难溶物分开漏斗、烧杯①一角、二低、三碰;②沉淀要洗涤;NaCl(CaCO3)液+液萃取溶质在互不相溶的溶剂里,溶解度的不同,把溶质分离出来分液漏斗①先查漏;②对萃取剂的要求;③使漏斗内外大气相通;④上层液体从上口倒出从溴水中提取Br2分液分离互不相溶液体分液漏斗乙酸乙酯与饱和Na2CO3溶液蒸馏分离沸点不同混合溶液蒸馏烧瓶、冷凝管、温度计、牛角管①温度计水银球位于支管处;②冷凝水从下口通入;③加碎瓷片乙醇和水、I2和CCl4渗析分离胶体与混在其中的分子、离子半透膜更换蒸馏水淀粉与NaCl盐析加入某些盐,使溶质的溶解度降低而析出烧杯用固体盐或浓溶液蛋白质溶液、硬脂酸钠和甘油气+气洗气易溶气与难溶气分开洗气瓶长进短出CO2(HCl)液化沸点不同气分开U形管常用冰水NO2(N2O4)A、蒸发和结晶 蒸发是将溶液浓缩、溶剂气化或溶质以晶体析出的方法。
结晶是溶质从溶液中析出晶体的过程,可以用来分离和提纯几种可溶性固体的混合物 B、蒸馏 蒸馏是提纯或分离沸点不同的液体混合物的方法用蒸馏原理进行多种混合液体的分离,叫分馏①在蒸馏烧瓶中放少量碎瓷片,防止液体暴沸②温度计水银球的位置应与支管底口下缘位于同一水平线上③蒸馏烧瓶中所盛放液体不能超过其容积的2/3,也不能少于l/3④冷凝管中冷却水从下口进,从上口出⑤加热温度不能超过混合物中沸点最高物质的沸点,例如用分馏的方法进行石油的分馏C、分液和萃取 :利用某溶质在互不相溶的溶剂中的溶解度不同,用一种溶剂把溶质从它与另一种溶剂组成的溶液中提取出来,在利用分液的原理和方法将它们分离开来萃取剂的选择:a.溶质在萃取剂的溶解度要比在原溶剂(水)大b.萃取剂与原溶剂(水)不互溶c.萃取剂与溶液不发生发应碘单质在水中的溶解度不大,碘水呈黄棕色碘是溶质,水是溶剂取10ml饱和碘水,倒入分液漏斗中由于碘在四氯化碳的溶解度比较大,加入4ml就可以了,进行振荡:用右手压住分液漏斗口部,左手握住活塞部分,把分液漏斗倒转过来用力振荡,注意放气振荡后将分液漏斗放在铁架台上静置静置后,发现漏斗中的液体分为两层,下层为紫红色,这一层为碘的四氯化碳的溶液。
上层溶液颜色变淡了,证明碘水中的碘已经被萃取到四氯化碳中了,达到了碘和水分离的目的,这就是萃取最后一步,分液首先,打开盖子(塞子),将活塞打开,使下层液体慢慢流出上层液体从上口倒出,(防止上层液体混带有下层液体)分液是把两种互不相溶、密度也不相同的液体分离开的方法萃取是利用溶质在互不相溶的溶剂里的溶解度不同,用一种溶剂把溶质从它与另一种溶剂所组成的溶液中提取出来的方法在萃取过程中要注意:①将要萃取的溶液和萃取溶剂依次从上口倒入分液漏斗,其量不能超过漏斗容积的2/3,塞好塞子进行振荡②振荡时右手捏住漏斗上口的颈部,并用食指根部压紧塞子,以左手握住旋塞,同时用手指控制活塞,将漏斗倒转过来用力振荡③然后将分液漏斗静置,待液体分层后进行分液,分液时下层液体从漏斗口放出,上层液体从上口倒出D、升华 升华是指固态物质吸热后不经过液态直接变成气态的过程利用某些物质具有升华的特性,将这种物质和其它受热不升华的物质分离开来,例如加热使碘升华,来分离I2和SiO2的混合物2、化学方法分离和提纯物质 对物质的分离可一般先用化学方法对物质进行处理,然后再根据混合物的特点用恰当的分离方法分离用化学方法分离和提纯物质时要注意:①最好不引入新的杂质;②不能损耗或减少被提纯物质的质量③实验操作要简便,不能繁杂。
用化学方法除去溶液中的杂质时,要使被分离的物质或离子尽可能除净,需要加入过量的分离试剂,在多步分离过程中,后加的试剂应能够把前面所加入的无关物质或离子除去对于无机物溶液常用下列方法进行分离和提纯:(1)生成沉淀法 (2)生成气体法 (3)氧化还原法 (4)正盐和与酸式盐相互转化法 (5)利用物质的两性除去杂质 (6)离子交换法 常见物质除杂方法原物所含杂质除杂质试剂主要操作方法CO2H2SCuSO4溶液洗气CO2HCI饱和的NaHCO3洗气H2SHCI饱和的NaHS洗气SO2HCI饱和的NaHSO3洗气CI2HCI饱和的食盐水洗气CO2SO2饱和的NaHCO3洗气炭粉MnO2浓盐酸(需加热)过滤AI2O3Fe2O3NaOH(过量),CO2过滤Fe2O3AI2O3NaOH溶液过滤AI2O3SiO2盐酸`氨水过滤SiO2ZnOHCI溶液过滤, NaHCO3溶液Na2CO3CO2加酸转化法FeCI3溶液FeCI2CI2加氧化剂转化法FeCI3溶液CuCI2Fe 、CI2过滤FeCI2溶液FeCI3Fe加还原剂转化法Fe(OH)3胶体FeCI3蒸馏水渗析CuSFeS稀盐酸过滤I2晶体NaCI--------加热升华3、物质的鉴别物质的检验通常有鉴定、鉴别和推断三类,它们的共同点是:依据物质的特殊性质和特征反应,选择适当的试剂和方法,准确观察反应中的明显现象,如颜色的变化、沉淀的生成和溶解、气体的产生和气味、火焰的颜色等,进行判断、推理。
① 常见气体的检验常见气体检验方法氯气黄绿色,能使湿润的碘化钾淀粉试纸变蓝(O3、NO2也能使湿润的碘化钾淀粉试纸变蓝)氯化氢无色有刺激性气味的气体在潮湿的空气中形成白雾,能使湿润的蓝色石蓝试纸变红;用蘸有浓氨水的玻璃棒靠近时冒白烟;将气体通入AgNO3溶液时有白色沉淀生成二氧化硫无色有刺激性气味的气体能使品红溶液褪色,加热后又显红色能使酸性高锰酸钾溶液褪色硫化氢无色有具鸡蛋气味的气体能使Pb(NO3)2或CuSO4溶液产生黑色沉淀,或使湿润的醋酸铅试纸变黑氨气无色有刺激性气味,能使湿润的红色石蕊试纸变蓝,用蘸有浓盐酸的玻璃棒靠近时能生成白烟二氧化氮红棕色气体,通入水中生成无色的溶液并产生无色气体,水溶液显酸性一氧化氮无色气体,在空气中立即变成红棕色② 几种重要阳离子的检验(l)H+ 能使紫色石蕊试液或橙色的甲基橙试液变为红色2)Na+、K+ 用焰色反应来检验时,它们的火焰分别呈黄色、浅紫色(通过钴玻片)3)Ba2+ 能使稀硫酸或可溶性硫酸盐溶液产生白色BaSO4沉淀,且沉淀不溶于稀硝酸4)Mg2+ 能与NaOH溶液反应生成白色Mg(OH)2沉淀,该沉淀能溶于NH4Cl溶液。
5)Al3+ 能与适量的NaOH溶液反应生成白色Al(OH)3絮状沉淀,该沉淀能溶于盐酸或过量的NaOH溶液6)Ag+ 能与稀盐酸或可溶性盐酸盐反应,生成白色AgCl沉淀不溶于稀 HNO3但溶于氨水生成[Ag(NH3)2]+7)NH4+ 铵盐(或浓溶液)与NaOH浓溶液反应,并加热,放出使湿润的红色石蓝试纸变蓝的有刺激性气味NH3气体8)Fe2+ 能与少量NaOH溶液反应,先生成白色Fe(OH)2沉淀,迅速变成灰绿色,最后变成红褐色Fe(OH)3沉淀或向亚铁盐的溶液里加入KSCN溶液,不显红色,加入少量新制的氯水后,立即显红色2Fe2++Cl2=2Fe3++2Cl-(9)Fe3+ 能与 KSCN溶液反应,变成血红色 Fe(SCN)3溶液,能与 NaOH溶液反应生成红褐色Fe(OH)3沉淀10)Cu2+ 蓝色水溶液(浓的CuCl2溶液显绿色),能与NaOH溶液反应,生成蓝色的Cu(OH)2沉淀,加热后可转变为黑色的 CuO沉淀含Cu2+溶液能与Fe、Zn片等反应,在金属片上有红色的铜生成③ 几种重要的阴离子的检验(1)OH- 能使无色酚酞、紫色石蕊、橙色的甲基橙等指示剂分别变为红色、蓝色、黄色。
2)Cl- 能与硝酸银反应,生成白色的AgCl沉淀,沉淀不溶于稀硝酸,能溶于氨水,生成[Ag(NH3)2]+3)Br- 能与硝酸银反应,生成淡黄色AgBr沉淀,不溶于稀硝酸4)I- 能与硝酸银反应,生成黄色AgI沉淀,不溶于稀硝酸;也能与氯水反应生成I2,使淀粉溶液变蓝5)SO42- 能与含Ba2+溶液反应,生成白色BaSO4沉淀,不溶于硝酸6)SO32- 浓溶液能与强酸反应,产生无色有刺激性气味的SO2气体,该气体能使品红溶液褪色能与BaCl2溶液反应,生成白色BaSO3沉淀,该沉淀溶于盐酸,生成无色有刺激性气味的SO2气体7)S2- 能与Pb(NO3)2溶液反应,生成黑色的PbS沉淀8)CO32- 能与BaCl2溶液反应,生成白色的BaCO3沉淀,该沉淀溶于硝酸(或盐酸),生成无色无味、能使澄清石灰水变浑浊的CO2气体9)HCO3- 取含HCO3-盐溶液煮沸,放出无色无味CO2气体,气体能使澄清石灰水变浑浊或向HCO3-盐酸溶液里加入稀MgSO4溶液,无现象,加热煮沸,有白色沉淀 MgCO3生成,同时放出 CO2气体10)PO43- 含磷酸根的中性溶液,能与AgNO3反应,生成黄色Ag3PO4沉淀,该沉淀溶于硝酸。
11)NO3- 浓溶液或晶体中加入铜片、浓硫酸加热,放出红棕色气体。